معلومة

ماذا تسمي mRNAs التي تترجم إلى نفس البروتين؟

ماذا تسمي mRNAs التي تترجم إلى نفس البروتين؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

على سبيل المثال ، يمكن ترجمة كل من AUAACC و AUCACG في mRNAs إلى نفس ثنائي الببتيد Ile-Thr.


هذا ليس إجماعًا بأي حال من الأحوال ، لكن هذه الورقة من عام 2000 تقترح أ الجديد مصطلح: نسخة متساوية.

بحسب المؤلفين:

غالبًا ما تقوم الجينات المضاعفة بتشفير بروتينات متميزة لا تختلف إلا عن طريق عدد قليل من الأحماض الأمينية ، مثل اثنين من الأشكال الإسوية للثدييات S27 ، S271 و S272 ، الموثّقتان هنا وأشكال الخميرة وأرابيدوبسيس S27 التي تم تحديدها سابقًا. من ناحية أخرى ، وجدنا أن نصوص S27 المختلفة تشفر بروتينات متطابقة بنسبة 100٪. تم وصف هذه الظاهرة أيضًا سابقًا للنوع الفرعي هيستون ، H3.3 ، حيث يشفر نسختان مختلفتان نفس تسلسل الأحماض الأمينية H3.3. لقد اخترنا المصطلحات "نصوص متساوية" لوصف هذه الرنا المرسال. (التركيز لي)


المصدر: Thomas، E.، Alvarez، C. and Sutcliffe، J. (2000). فئات مميزة تطوريًا من البروتينات الريبوزومية S27 مع التعبير التفاضلي mRNA في الجرذ تحت المهاد. مجلة الكيمياء العصبية ، 74 (6) ، ص 2259 - 2267.


ماذا تسمي mRNAs التي تترجم إلى نفس البروتين؟ - مادة الاحياء

خذ لحظة للنظر في يديك. تتكون العظام والجلد والعضلات التي تراها من خلايا. وتحتوي كل خلية من هذه الخلايا على ملايين عديدة من البروتينات في واقع الأمر ، تعد البروتينات جزيئيًا رئيسيًا & # 8220 كتل بناء & # 8221 لكل كائن حي على وجه الأرض!

كيف تصنع هذه البروتينات في الخلية؟ بالنسبة للمبتدئين ، فإن التعليمات الخاصة بصنع البروتينات & # 8220 مكتوبة & # 8221 في الحمض النووي للخلية في شكل جينات. في الأساس ، يتم استخدام الجين لبناء بروتين في عملية من خطوتين:

  • الخطوة 1: النسخ (الذي علمناه للتو)! هنا ، تسلسل الحمض النووي للجين هو & # 8220rewritten & # 8221 في شكل RNA. في حقيقيات النوى مثلك ومثلي ، تتم معالجة الحمض النووي الريبي (وغالبًا ما يتم قص بضع أجزاء منه) لصنع المنتج النهائي ، والذي يُطلق عليه اسم messenger RNA أو mRNA.
  • الخطوة 2: ترجمة! في هذه المرحلة ، يتم فك شفرة mRNA & # 8220 & # 8221 لبناء بروتين (أو جزء / وحدة فرعية من بروتين) يحتوي على سلسلة محددة من الأحماض الأمينية.

نتائج التعلم

  • صِف المكونات اللازمة للترجمة
  • التعرف على مكونات الكود الجيني
  • حدد الخطوات الأساسية للترجمة

بالنظر إلى الأعداد المختلفة من "الأحرف" في "أبجديات" الرنا المرسال والبروتين ، افترض العلماء أن مجموعات النيوكليوتيدات تتوافق مع الأحماض الأمينية المفردة. لن تكون مضاعفات النوكليوتيدات كافية لتحديد كل حمض أميني لأنه لا يوجد سوى 16 توليفة ممكنة من اثنين من النيوكليوتيدات (4 2). في المقابل ، هناك 64 ثلاثي نيوكليوتيد محتمل (4 3) ، وهو عدد أكبر بكثير من عدد الأحماض الأمينية. افترض العلماء أن الأحماض الأمينية تم ترميزها بواسطة ثلاثة توائم من النيوكليوتيدات وأن الشفرة الوراثية تتحلل. بمعنى آخر ، يمكن ترميز حمض أميني معين بأكثر من ثلاثي نيوكليوتيد واحد. تم تأكيد ذلك لاحقًا تجريبيًا استخدم فرانسيس كريك وسيدني برينر المغير الكيميائي بروفلافين لإدخال واحد أو اثنين أو ثلاثة نيوكليوتيدات في جين الفيروس. عندما تم إدخال واحد أو اثنين من النيوكليوتيدات ، تم إلغاء تخليق البروتين تمامًا. عندما تم إدخال ثلاث نيوكليوتيدات ، تم تصنيع البروتين وعمله. أظهر هذا أن ثلاثة نيوكليوتيدات تحدد كل حمض أميني. تسمى هذه النوكليوتيدات الثلاثية الكودونات. أدى إدخال واحد أو اثنين من النيوكليوتيدات إلى تغيير إطار القراءة الثلاثي تمامًا ، وبالتالي تغيير الرسالة لكل حمض أميني لاحق (الشكل 3). على الرغم من أن إدخال ثلاثة نيوكليوتيدات تسبب في إدخال حمض أميني إضافي أثناء الترجمة ، فقد تم الحفاظ على سلامة بقية البروتين.

حل العلماء بشق الأنفس الشفرة الجينية عن طريق ترجمة mRNAs الاصطناعية في المختبر وتسلسل البروتينات التي حددوها (الشكل 3).

الشكل 3. يوضح هذا الشكل الكود الجيني لترجمة كل ثلاثي نيوكليوتيد في mRNA إلى حمض أميني أو إشارة إنهاء في بروتين ناشئ. (الائتمان: تعديل العمل من قبل المعاهد الوطنية للصحة)

بالإضافة إلى توجيه إضافة حمض أميني محدد إلى سلسلة بولي ببتيد ، تنهي ثلاثة من الكودونات الـ 64 تخليق البروتين وتحرر البولي ببتيد من آلية الترجمة. تسمى هذه الثلاثة توائم كودونات لا معنى لها ، أو كودونات توقف. كودون آخر ، AUG ، له أيضًا وظيفة خاصة. بالإضافة إلى تحديد ميثيونين الأحماض الأمينية ، فإنه يعمل أيضًا ككودون بدء لبدء الترجمة. يتم تعيين إطار القراءة للترجمة عن طريق كودون AUG للبداية بالقرب من 5 & # 8242 نهاية mRNA.

الكود الجيني عالمي. مع استثناءات قليلة ، تستخدم جميع الأنواع تقريبًا نفس الكود الجيني لتخليق البروتين. يعني حفظ الكودونات أنه يمكن نقل mRNA المنقى الذي يشفر بروتين الغلوبين في الخيول إلى خلية خزامى ، وسيقوم الخزامى بتصنيع غلوبين الحصان. إن وجود رمز جيني واحد فقط هو دليل قوي على أن كل أشكال الحياة على الأرض تشترك في أصل مشترك ، خاصة إذا أخذنا في الاعتبار أن هناك حوالي 10 84 توليفة محتملة من 20 حمضًا أمينيًا و 64 كودونًا ثلاثيًا.

ارتباط بالتعلم

الشكل 4. حذف اثنين من النيوكليوتيدات يغير إطار قراءة mRNA ويغير رسالة البروتين بأكملها ، مما يؤدي إلى تكوين بروتين غير وظيفي أو إنهاء تخليق البروتين تمامًا.

يُعتقد أن الانحلال هو آلية خلوية لتقليل التأثير السلبي للطفرات العشوائية. عادةً ما تختلف الكودونات التي تحدد نفس الحمض الأميني بنوكليوتيد واحد فقط. بالإضافة إلى ذلك ، يتم ترميز الأحماض الأمينية ذات السلاسل الجانبية المتشابهة كيميائيًا بواسطة أكواد مماثلة. يضمن هذا الفارق الدقيق في الشفرة الجينية أن طفرة استبدال النوكليوتيدات المفردة قد تحدد إما نفس الحمض الأميني ولكن ليس لها تأثير أو تحدد حمض أميني مشابه ، مما يمنع البروتين من أن يصبح غير فعال تمامًا.

اتصال المنهج العلمي

أيهما يحتوي على المزيد من الحمض النووي: كيوي أم فراولة؟

الشكل 5. هل تعتقد أن الكيوي أو الفراولة تحتوي على المزيد من الحمض النووي لكل ثمرة؟ (الائتمان "kiwi": & # 8220Kelbv & # 8221 / Flickr credit: "strawberry": Alisdair McDiarmid)

سؤال: هل سيكون لفاكهة الكيوي والفراولة التي لها نفس الحجم تقريبًا (الشكل) نفس كمية الحمض النووي تقريبًا؟

خلفية: الجينات محمولة على الكروموسومات وهي مصنوعة من الحمض النووي. جميع الثدييات ثنائية الصبغيات ، مما يعني أن لديها نسختين من كل كروموسوم. ومع ذلك ، ليست كل النباتات ثنائية الصبغة. الفراولة الشائعة هي الأخطبوط (8ن) والكيوي المزروع هو سداسي الصبغيات (6ن). ابحث في العدد الإجمالي للكروموسومات في خلايا كل من هذه الفاكهة وفكر في كيفية توافق ذلك مع كمية الحمض النووي في نواة خلايا هذه الفاكهة. اقرأ عن تقنية عزل الحمض النووي لفهم كيف تساعد كل خطوة في بروتوكول العزل في تحرير الحمض النووي وتعجيله.

فرضية: افترض ما إذا كنت ستتمكن من اكتشاف اختلاف في كمية الحمض النووي من الفراولة والكيوي ذات الحجم المماثل. ما الفاكهة التي تعتقد أنها ستنتج المزيد من الحمض النووي؟

اختبر فرضيتك: عزل الحمض النووي من الفراولة والكيوي التي بنفس الحجم. قم بإجراء التجربة في ثلاث نسخ على الأقل لكل فاكهة.

  1. تحضير زجاجة من المخزن المؤقت لاستخراج الحمض النووي من 900 مل من الماء و 50 مل منظف الأطباق وملعقتين صغيرتين من ملح الطعام. امزج عن طريق الانقلاب (قم بتغطيته وقلبه رأسًا على عقب عدة مرات).
  2. اطحن الفراولة وفاكهة الكيوي باليد في كيس بلاستيكي ، أو باستخدام الهاون والمدقة ، أو بوعاء معدني ونهاية آلة حادة. تطحن لمدة دقيقتين على الأقل لكل فاكهة.
  3. أضف 10 مل من المخزن المؤقت لاستخراج الحمض النووي لكل فاكهة ، واخلط جيدًا لمدة دقيقة واحدة على الأقل.
  4. قم بإزالة الحطام الخلوي عن طريق تصفية كل خليط من الفاكهة من خلال القماش القطني أو قطعة قماش مسامية وفي قمع يوضع في أنبوب اختبار أو حاوية مناسبة.
  5. صب الإيثانول المثلج أو الأيزوبروبانول (كحول محمر) في أنبوب الاختبار. يجب أن تلاحظ الحمض النووي الأبيض المترسب.
  6. اجمع الحمض النووي من كل فاكهة عن طريق لفها حول قضبان زجاجية منفصلة.

سجل ملاحظاتك: نظرًا لأنك لا تقيس حجم الحمض النووي كميًا ، يمكنك تسجيل كل تجربة ما إذا كانت الثمرتان قد أنتجت نفس الكميات أو كميات مختلفة من الحمض النووي كما لوحظ بالعين. إذا أنتجت إحدى الفاكهة أو الفاكهة الأخرى مزيدًا من الحمض النووي بشكل ملحوظ ، فقم بتسجيل ذلك أيضًا. حدد ما إذا كانت ملاحظاتك متوافقة مع عدة قطع من كل فاكهة.

حلل بياناتك: هل لاحظت اختلافًا واضحًا في كمية الحمض النووي التي تنتجها كل فاكهة؟ هل كانت نتائجك قابلة للتكرار؟

استخلاص النتائج: بالنظر إلى ما تعرفه عن عدد الكروموسومات في كل فاكهة ، هل يمكنك استنتاج أن عدد الكروموسومات يرتبط بالضرورة بكمية الحمض النووي؟ هل يمكنك تحديد أي عيوب لهذا الإجراء؟ إذا كان لديك وصول إلى مختبر ، فكيف يمكنك توحيد مقارنتك وجعلها أكثر كمية؟


9.3 النسخ

في كل من بدائيات النوى وحقيقيات النوى ، تتمثل الوظيفة الثانية للحمض النووي (الأولى كانت النسخ المتماثل) في توفير المعلومات اللازمة لبناء البروتينات اللازمة حتى تتمكن الخلية من أداء جميع وظائفها. للقيام بذلك ، يتم "قراءة" الحمض النووي أو نسخه إلى جزيء مرنا. يوفر mRNA بعد ذلك الشفرة لتكوين بروتين من خلال عملية تسمى الترجمة. من خلال عمليات النسخ والترجمة ، يُبنى البروتين بسلسلة محددة من الأحماض الأمينية التي تم ترميزها في الأصل في الحمض النووي. تناقش هذه الوحدة تفاصيل النسخ.

العقيدة المركزية: الحمض النووي يشفر الحمض النووي الريبي RNA يشفر البروتين

يتم وصف تدفق المعلومات الجينية في الخلايا من DNA إلى mRNA إلى البروتين بواسطة العقيدة المركزية (الشكل 9.14) ، والتي تنص على أن الجينات تحدد تسلسل mRNAs ، والتي بدورها تحدد تسلسل البروتينات.

يعد نسخ الحمض النووي إلى الحمض النووي الريبي عملية بسيطة نسبيًا ، مع إضافة نيوكليوتيد واحد إلى خيط الرنا المرسال لكل نيوكليوتيد تكميلي يُقرأ في خيط الحمض النووي. تعتبر الترجمة إلى البروتين أكثر تعقيدًا لأن مجموعات من ثلاثة نيوكليوتيدات mRNA تتوافق مع حمض أميني واحد من تسلسل البروتين. ومع ذلك ، كما سنرى في الوحدة التالية ، فإن الترجمة إلى البروتين لا تزال منتظمة ، مثل أن النيوكليوتيدات 1 إلى 3 تتوافق مع الأحماض الأمينية 1 ، والنيوكليوتيدات 4 إلى 6 تتوافق مع الأحماض الأمينية 2 ، وهكذا.

النسخ: من DNA إلى mRNA

تؤدي كل من بدائيات النوى وحقيقيات النوى في الأساس نفس عملية النسخ ، مع اختلاف مهم في النواة المرتبطة بالغشاء في حقيقيات النوى. مع ارتباط الجينات بالنواة ، يحدث النسخ في نواة الخلية ويجب نقل نسخة mRNA إلى السيتوبلازم. تفتقر بدائيات النوى ، التي تشمل البكتيريا والعتائق ، إلى نوى مرتبطة بالغشاء وعضيات أخرى ، ويحدث النسخ في سيتوبلازم الخلية. في كل من بدائيات النوى وحقيقيات النوى ، يحدث النسخ في ثلاث مراحل رئيسية: البدء والاستطالة والإنهاء.

المبادرة

يتطلب النسخ أن يزيل الحلزون المزدوج للحمض النووي جزئيًا في منطقة تخليق الرنا المرسال. تسمى منطقة الفك فقاعة النسخ. يسمى تسلسل الحمض النووي الذي ترتبط به البروتينات والإنزيمات المشاركة في النسخ لبدء العملية بالمُحفز. في معظم الحالات ، توجد المحفزات في بداية الجينات التي تنظمها. يعد التسلسل المحدد للمحفز مهمًا للغاية لأنه يحدد ما إذا كان الجين المقابل قد تم نسخه طوال الوقت ، أو في بعض الأوقات ، أو نادرًا على الإطلاق (الشكل 9.15).

استطالة

ينطلق النسخ دائمًا من أحد خيوط الحمض النووي ، والتي تسمى خيط القالب. يُعد منتج mRNA مكملًا لقالب القالب وهو مطابق تقريبًا لشريط الحمض النووي الآخر ، الذي يُطلق عليه اسم الخيط اللامركزي ، باستثناء أن الحمض النووي الريبي يحتوي على اليوراسيل (U) بدلاً من الثايمين (T) الموجود في الحمض النووي. أثناء الاستطالة ، يستمر إنزيم يسمى RNA polymerase على طول قالب الحمض النووي مضيفًا النيوكليوتيدات عن طريق الاقتران الأساسي مع قالب DNA بطريقة مشابهة لتكرار الحمض النووي ، مع اختلاف أن خيط RNA يتم تصنيعه والذي لا يظل مرتبطًا بقالب DNA. مع استمرار الاستطالة ، يتم فك الحمض النووي باستمرار قبل الإنزيم الأساسي ويعود خلفه (الشكل 9.16).

نهاية

بمجرد نسخ الجين ، يحتاج البوليميراز بدائية النواة إلى أن ينفصل عن قالب الحمض النووي وتحرر mRNA المصنوع حديثًا. اعتمادًا على الجين الذي يتم نسخه ، هناك نوعان من إشارات الإنهاء ، لكن كلاهما يتضمن تسلسلات نيوكليوتيد متكررة في قالب الحمض النووي التي تؤدي إلى توقف بوليميريز الحمض النووي الريبي ، وترك قالب الحمض النووي ، وتحرير نسخة الرنا المرسال.

عند الإنهاء ، تكتمل عملية النسخ. في خلية بدائية النواة ، بحلول وقت حدوث الإنهاء ، يكون النص قد تم استخدامه بالفعل لتجميع نسخ عديدة من البروتين المشفر جزئيًا لأن هذه العمليات يمكن أن تحدث بشكل متزامن باستخدام ريبوسومات متعددة (متعدد الريبوسومات) (الشكل 9.17). في المقابل ، فإن وجود نواة في الخلايا حقيقية النواة يحول دون النسخ والترجمة المتزامنين.

معالجة الحمض النووي الريبي حقيقية النواة

يجب أن تخضع الرنا المرسال حقيقية النواة المنسوخة حديثًا لعدة خطوات معالجة قبل أن يتم نقلها من النواة إلى السيتوبلازم وترجمتها إلى بروتين. تخلق الخطوات الإضافية المتضمنة في نضوج mRNA حقيقية النواة جزيءًا أكثر استقرارًا من جزيء mRNA بدائية النواة. على سبيل المثال ، تستمر mRNAs حقيقية النواة لعدة ساعات ، بينما لا تدوم mRNA بدائية النواة النموذجية أكثر من خمس ثوانٍ.

يتم تغليف نسخة mRNA أولاً ببروتينات RNA المستقرة لمنعها من التدهور أثناء معالجتها وتصديرها من النواة. يحدث هذا بينما لا يزال يتم تصنيع ما قبل mRNA عن طريق إضافة "غطاء" خاص النوكليوتيدات إلى الطرف 5 'من النسخة المتنامية. بالإضافة إلى منع التدهور ، تتعرف العوامل المشاركة في تخليق البروتين على الغطاء للمساعدة في بدء الترجمة بواسطة الريبوسومات.

بمجرد اكتمال الاستطالة ، يضيف الإنزيم سلسلة من حوالي 200 من بقايا الأدينين إلى الطرف 3 ، تسمى ذيل poly-A. يحمي هذا التعديل أيضًا pre-mRNA من التدهور والإشارات إلى العوامل الخلوية التي يحتاجها النص إلى تصديره إلى السيتوبلازم.

تتكون جينات حقيقيات النوى من تسلسلات ترميز البروتين تسمى exons (السابق-على يدل على أنهم كذلك السابقضغط) و intمتواليات ervening تسمى introns (int-ron يدل على intدور ervening). تتم إزالة الإنترونات من pre-mRNA أثناء المعالجة. لا تقوم تسلسلات Intron في mRNA بتشفير البروتينات الوظيفية. من الضروري إزالة جميع إنترونات pre-mRNA تمامًا ودقة قبل تخليق البروتين بحيث تتحد الإكسونات معًا لتكويد الأحماض الأمينية الصحيحة. إذا أخطأت العملية حتى بواسطة نيوكليوتيد واحد ، فسيتم تغيير تسلسل الإكسونات الملتصقة ، وسيكون البروتين الناتج غير وظيفي. تسمى عملية إزالة الإنترونات وإعادة توصيل الإكسونات بالربط (الشكل 9.18). تتم إزالة الإنترونات وتتحلل بينما ما قبل الرنا المرسال لا يزال في النواة.


الترجمة والتخليق الحيوي للبروتينات | علم الوراثة

قد يرتبط mRNA بالعديد من الريبوسومات (polysomes) في خلية تعمل بنشاط في تخليق البروتين. تتم العملية في 4 خطوات رئيسية وهي تنشيط الأحماض الأمينية وبدء السلسلة والاستطالة والإنهاء. يتم التحكم في كل خطوة بواسطة إنزيمات وعوامل مساعدة محددة.

خطوة 1. تفعيل الأحماض الأمينية:

يتم تنشيط الأحماض الأمينية بواسطة فئة من الإنزيمات تُعرف باسم إنزيمات تنشيط الأحماض الأمينية ، أو على وجه التحديد تركيبات aminoacyl tRNA التي يوجد منها واحد محدد لكل حمض أميني و tRNA الخاص به.

رد الفعل العام هو كما يلي:

تتراوح الإنزيمات المنشطة أو التركيبات في الوزن الجزيئي بين 100000 إلى 240.000 ، بعضها له سلسلة واحدة ، والبعض الآخر عبارة عن إنزيمات متعددة السلاسل. كل منهم يتطلب Mg ++ لنشاطهم. ثم يتم ربط الحمض الأميني (الأسترة) ببقايا الأدينوزين الطرفية في 3 & # 8242 نهاية الحمض الريبي النووي النقال الخاص به في خطوتين.

في الحالة الأولى ، يتم تنشيط الحمض الأميني عندما يتفاعل ATP مع الحمض الأميني المحفز بواسطة aminoacyl synthetase لتشكيل مركب aminoacyl adenylic acid-AMP-synthetase وسيط ويتم تحرير البيروفوسفات. في المرحلة الثانية ، يتم نقل مجموعة aminoacyl من مجمع AMP إلى نهاية 3 & # 8242 من الحمض الريبي النووي النقال. بعد هذا يتم إطلاق حمض adenylic و aminoacyl-tRNA.

ATP + حمض أميني ⇋ aminoacyl adenylic acid + pyrophosphate aminoacyl adenylic acid + tfRNA aminoacyl-tRNA + adenylic acid

يصبح aminoacyl الآن أسترة بواسطة مجموعة الكربوكسيل الخاصة به إلى مجموعة الهيدروكسيل الحرة في الموضع الثاني من البقايا الأدينيلية الطرفية عند الطرف 3 & # 8242 (C-C-A) من الحمض الريبي النووي النقال (الشكل 15.23)

تعتبر تركيبات aminoacyl-tRNA شديدة التحديد لكل من الحمض الأميني و tRNA الخاص به. وبالتالي ، يجب أن تمتلك هذه الإنزيمات موقعين على الأقل للربط ، أحدهما للحمض الأميني ، والثاني لجزيء الحمض الريبي النووي النقال المقابل. من الواضح أن كل مركب aminoacyl-tRNA عبارة عن إنزيم عالي التحديد يمكنه اختيار حمض أميني واحد فقط من أصل 20 ثم يختار الحمض الريبي النووي النقال الصحيح لهذا الحمض الأميني المحدد وليس غيره.

كيف يتعرف مركب aminoacyl-tRNA على الحمض الريبي النووي النقال؟ تشير الأدلة الجينية والكيميائية الحيوية إلى حالة عامة حيث يكون الحمض الريبي النووي النقال و aminoacyl-tRNA synthetase & # 8216fit & # 8217 بعضهما البعض. بالإضافة إلى ذلك ، قد يكون المركب قادرًا على التعرف على عدد قليل من نقاط التعرف على قاعدتين أو ثلاث قواعد في بنية الحمض الريبي النووي النقال.

أحداث على الريبوسوم:

ينتقل mRNA بعد تكوينه على الحمض النووي من النواة إلى السيتوبلازم حيث يرتبط بالوحدة الفرعية 30S من الريبوسوم. تصل جزيئات الحمض النووي الريبي المحملة بأحماضها الأمينية (تسمى الحمض الريبي النووي المشحون) أيضًا إلى الريبوسومات. تحتوي الوحدة الفرعية 50S للريبوسوم على موقعين ربط لجزيئين من الحمض الريبي النووي النقال يسمى ببتيدل (P) و aminoacyl (A).

هنا يتم بلمرة جزيئات الأحماض الأمينية في سلسلة بولي ببتيد. في البكتيريا يضاف حوالي 10 أحماض أمينية إلى السلسلة في الثانية ، في الحيوانات فقط حوالي 2 في الثانية. يرتبط mRNA بالوحدة 30S في موقع ربط الريبوسوم.

داخل هذا الموقع توجد متواليات النوكليوتيدات التي تضمن البطانة الصحيحة لجزيئات الرنا المرسال على سطح الريبوسوم. وهكذا يكون لكل جزيء mRNA موقع ارتباط واحد بالريبوزوم لكل سلسلة من سلاسل البولي ببتيد المُصنَّعة بشكل مستقل (الشكل 15.22 أ).

يحتوي الريبوسوم على سلسلة واحدة من عديد الببتيد الوليدة مرتبطة عند نهايتها الكربوكسيلية بجزيء الحمض الريبي النووي النقال (tRNA) المرتبط بموقعه المحدد على الريبوسوم. عندما يتم إحضار الحمض الأميني التالي عن طريق الحمض الريبي النووي النقال الثاني لربطه بنهاية الكربوكسيل من السلسلة عن طريق تكوين رابطة الببتيد ، يتم تحرير الحمض النووي الريبي الأول. يتحرك الريبوسوم فوق mRNA ويأتي الثلاثي التالي من النيوكليوتيدات في موضع الحمض الأميني التالي (الشكل 15.23).

تحمل الريبوسومات المتتالية لمثل هذا polysome سلاسل متعددة الببتيد في مراحل متتالية من الإنجاز (الشكل 15.22C). يعتبر الطرف 5 & # 8242 من الرنا المرسال هو أول ما يتم ربطه بالوحدة الفرعية 30S للريبوسوم. عدد الريبوسومات في polysomes متغير.

قد يكون هناك 5 أو 6 كما في حالة كل سلسلة بولي ببتيد من الهيموجلوبين تحتوي على حوالي 150 من الأحماض الأمينية. قد تحتوي سلاسل البولي ببتيد الأكبر من حوالي 500 من الأحماض الأمينية على 20 أو أكثر من الريبوسومات في متعدد السلالات. في الإشريكية القولونية ، لوحظ ما يصل إلى 40 ريبوسوم في polysome.

في كل من الخلايا بدائية النواة وحقيقية النواة ، تبدأ الترجمة بالحمض الأميني الميثيونين المشفر بواسطة النوكليوتيد الثلاثي AUG. قد تبدأ البكتيريا في الترجمة باستخدام أكواد بدء بديلة مثل GUG. عندما يكون موجودًا في بداية سلسلة بولي ببتيد ، فإن رموز GUG للميثيونين. يقوم GUG عادةً بترميز valine.

في البكتيريا ، يبدأ تخليق عديد الببتيد بميثيونين معدل ، وهو N-formylmethionine ، بينما في حقيقيات النوى ، يمكن أن يبدأ الميثيونين غير المعدل في تخليق البروتين. تستخدم الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء التي تشبه ريبوسوماتها مع تلك الموجودة في بدائيات النوى الميثيونين المُشكل لبدء الترجمة.

تمتلك بدائيات النوى وحقيقيات النوى إشارات مختلفة تحدد رموز البدء. يسبق كودونات البدء في mRNA البكتيري تسلسل Shine-Dalgarno المحدد الذي يحاذي الرنا المرسال على الريبوسوم للترجمة. تحدث المحاذاة من خلال الاقتران الأساسي بتسلسل تكميلي بالقرب من الطرف 3 & # 8242 من 16S rRNA في الوحدة الفرعية الصغيرة للريبوسوم.

تسمح آلية الاقتران الأساسي للريبوسومات البكتيرية ببدء النسخ ليس فقط في نهاية الرنا المرسال 5 & # 8242 ، ولكن أيضًا في مواقع البدء الداخلية المتعددة للرسائل متعددة الأطوار. في حقيقيات النوى على النقيض من ذلك ، تتعرف الريبوسومات على mRNAs من خلال الارتباط بغطاء 7-methylguanosine عند الطرف 5 & # 8242.

ثم تعبر الريبوسومات m RNA في اتجاه المصب لغطاء 5 & # 8242 حتى تصادف كود بدء AUG. لا تحتوي mRNAs حقيقية النواة على تسلسل Shine-Dalgarno ، ويتم بدء الترجمة في موقع يحدده الريبوسوم الذي يمر عبر mRNA من المحطة 5 & # 8242.

الخطوة الأولى في الترجمة:

تتضمن الخطوة الأولى في الترجمة في البكتيريا ربط ثلاثة عوامل بدء ، IF-1 و IF-2 و IF-3 بالوحدة الفرعية الصغيرة 30S من الريبوسوم (الأشكال 15.24 ، 15.25). ينضم mRNA و N-formyl-methionyl tRNA إلى المجمع. IF-2 يتعرف على البادئ tRNA. تم إطلاق IF-3 مما يسمح لوحدة فرعية ريبوسومية كبيرة 50S بالاقتران مع المجمع.

يؤدي الارتباط إلى إطلاق IF-1 و IF-2 ، مما يؤدي إلى تكوين مجمع بدء 70S به mRNA والبادئ tRNA المرتبط بالريبوسوم. المجمع جاهز لبدء تكوين رابطة الببتيد. يعد البدء في حقيقيات النوى أكثر تعقيدًا ويتطلب ما لا يقل عن 10 بروتينات محددة eIF-1 إلى elF-10 (عوامل بدء حقيقية النواة).

خطوة # 2. بدء سلاسل بولي ببتيد:

في الإشريكية القولونية وغيرها من بدائيات النوى ، يكون أول حمض أميني في سلسلة بولي ببتيد هو الميثيونين مع مجموعة الفورميل (CHO) المرتبطة بالمجموعة الأمينية الحرة. لذلك يتطلب بدء تخليق البروتين N-formyl-methionyl-tRNA (المعين fMet-tRNAf) ، وليس methionyl-tRNA. تحدث عملية التحويل عندما يتم نقل مجموعة الفورميل من N 10 -formyl-tetrahydrofolate إلى مجموعة α-amino من methionyl-tRNA.

وبالتالي فإن الحمض الأميني ميثيونين في E. coli يحتوي على tRNAs من نوعين متميزين واحد منهما فقط يمكنه بدء تخليق السلسلة: methionyl tRNAالتقى و methionyl-tRNAfالتقى. فقط الميثيونيل-الحمض الريبي النووي النقال من النوع الثاني (tRNAfالتقى) يمكن أن تقبل مجموعة N-formyl وتصبح مهيأة. كلا النوعين من الحمض الريبي النووي النقال لهما نفس تسلسل UAC ، لكن لهما اختلاف طفيف في تسلسل النوكليوتيدات المتبقية.

تحدث الصيغة فقط بعد أن يرتبط الحمض الأميني بجزيء الحمض الريبي النووي النقال ، ويتم تحفيزه بواسطة إنزيم ترانسيلاز. التفاعل هو N 10 -Formyl-tetrahydrofolate + Met-tRNAf → tetrahydrofolate + fMet + tRNAf. الأنواع الأخرى من tRNAfالتقى-ترناالتقى لا يمكن صياغته ولا يتعرف عليه المحول.

تتم قراءة كود البدء AUG للميثيونين بواسطة الحمض الريبي النووي النقالfMet وعن طريق الحمض الريبي النووي النقالالتقى. تتم قراءة GUG الثلاثي الذي يرمز إلى valine أيضًا بواسطة tRNAfMet ولكن ليس بواسطة الحمض الريبي النووي النقالالتقى.

وبالتالي ، يبدأ كل من AUG و GUG في الكودونات ويمكن أن يؤدي إلى وضع فورميل ميثيونين في الموضع الأول من سلسلة البولي ببتيد. عندما يكون AUG موجودًا في موضع داخلي في mRNA ، يتم إدخال ميثيونين في موضع داخلي في السلسلة عندما يكون GUG موجودًا داخليًا في mRNA فإنه يرمز لـ valine.

يبدو من المحتمل الآن أنه ليس فقط في البكتيريا ولكن أيضًا في الميتوكوندريا للخلايا حقيقية النواة ، يبدأ fMet-tRNAf في تخليق البروتين.

خطوة # 3. استطالة السلسلة:

يبدأ الاستطالة عندما يتم وضع aminocyl-tRNA البادئ على موقع peptidyl (P) المقابل لكودون البداية على mRNA ويكون موقع aminocyl (A) مجانيًا.

يتم تحقيق الاستطالة في 3 خطوات على النحو التالي:

(أ) ملزم في الموقع أ:

يرتبط aminoacyl-tRNA المقابل للمجموعة الثلاثية الأولى بعد الكودون البادئ بموقع aminoacyl (A) بالطريقة التالية. أولاً ، يرتبط aminocyl tRNAx (x يشير إلى أي من الأحماض الأمينية العشرين) ببروتين معين ، وهو عامل استطالة (EF-T). في الواقع EF-T تحتوي على وحدتين فرعيتين هما EF-T8 و EF-Tش.

الآن تتحد EF-T مع GTP لتشكيل EF-Tش-GTP المعقدة و EF-Tس اطلق سراحه. EF-Tش-GTP يربط الآن aminoacyl-tRNAx لتشكيل EF-Tش-مركب GTP-ammoacyl-tRNAx.

يرتبط هذا المركب الآن بالريبوسوم بطريقة يتم فيها وضع aminoacyl-tRNAx في الموقع A ، بينما يصبح ثلاثي الأنتيكودون مرتبطًا هيدروجينًا بكودون خاص به في mRNA. في حقيقيات النوى ، يتم تعيين عوامل الاستطالة EF-1 و EF-2 وتعمل بشكل مختلف.

(ب) تشكيل رابطة الببتيد:

عندما يتم احتلال موقع P بواسطة Fميت- tRNAF والموقع A بواسطة aminoacyl-tRNAx ، يتم تكوين رابطة الببتيد بين المجموعة الأمينية من amino-acyl- tRNAx والكربون الكربوكسيل من Fميت- tRNA.

يحفز إنزيم peptidyl transferase الموجود في الوحدة الفرعية 50S للريبوسوم هذا التفاعل (الشكل 15.26). والنتيجة هي ثنائي الببتيد مرتبط بـ tRNAx في الموقع A ، وقد قام الحمض الريبي النووي النقال في موقع P بتفريغ حمضه الأميني (fmet) وهو نفسه فارغًا ، ولكنه مرتبط بموقع P.

بينما لا يزال الحمض الريبي النووي النقال الذي يحمل ثنائي الببتيد مرتبطًا بالموقع A المقابل لكودون mRNA للحمض الأميني x المضاف حديثًا ، ينتقل الريبوسوم إلى الكودون التالي على الرنا المرسال. في نفس الوقت ، ينتقل الحمض الريبي النووي النقال مع ثنائي الببتيد من موقع A إلى موقع P. تسمى هذه الحركة بالانتقال وتتطلب بروتينًا معينًا وعامل استطالة G (EF-G) و GTP.

يرتبط GTP أولاً بـ EF-G لتشكيل معقد يرتبط بالريبوسوم. التحلل المائي GTP لتشكيل الناتج المحلي الإجمالي و P. يتم استخدام الطاقة المنبعثة أثناء التحلل المائي لتغيير التوافق الذي يتسبب في انتقال الريبوسوم إلى الكودون التالي على mRNA الذي يحمل السلسلة من الموقع A إلى موقع P.

هذا يجعل الموقع A الآن مقابل كودون جديد ، وسيأتي الآن aminoacyl-tRNA جديد ويحتل الموقع A. بعد الانتقال ينفصل EF-G عن الريبوسوم.

خطوة # 4. إنهاء السلسلة:

إذا لم تكن هناك إشارة لوقف نمو السلسلة ، فستستمر سلسلة البولي ببتيد في الاستطالة إلى أجل غير مسمى. الأمر ليس كذلك. يمكن لكل واحد من 3 أكواد إنهاء خاصة في mRNA (UAA ، UAG ، UGA) الإشارة إلى إنهاء نمو السلسلة. تتم قراءة هذه الكودونات بواسطة بروتينات محددة ، عوامل إطلاق R1 (استجابة لـ UAA و UAG) و R.2 (استجابة لـ UAA و UGA).

عندما يتم الوصول إلى كود الإنهاء ، يظل البولي ببتيد مرتبطًا بـ tRNA الموجود في الموقع A للوحدة الفرعية 50S. لتحرير السلسلة من الحمض الريبي النووي النقال (tRNA) ، فإن عوامل الإطلاق R 1 و R 2 مطلوبة (الشكل 15.27). ترتبط بالريبوسوم وتتسبب في انتقال الحمض النووي الريبي في موقع A إلى موقع P.

يقوم إنزيم الببتيدل ترانسفيراز بالتحليل المائي لرابطة الإستر بين السلسلة والـ tRNA ، بمساعدة عوامل الإطلاق المرتبطة. عندما يتم تحرير البولي ببتيد ، يتم تحرير آخر الحمض النووي الريبي (الحمض النووي الريبي) و الحمض النووي الريبوزي (mRNA). يتكرر هذا بعد ذلك بواسطة ريبوسوم آخر يرتبط بـ mRNA بمجرد أن تكون نقطة البدء مجانية.


نهاية

بمجرد نسخ الجين ، يحتاج البوليميراز بدائية النواة إلى أن ينفصل عن قالب الحمض النووي وتحرر mRNA المصنوع حديثًا. اعتمادًا على الجين الذي يتم نسخه ، هناك نوعان من إشارات الإنهاء ، لكن كلاهما يتضمن تسلسلات نيوكليوتيد متكررة في قالب الحمض النووي التي تؤدي إلى توقف بوليميريز الحمض النووي الريبي ، وترك قالب الحمض النووي ، وتحرير نسخة الرنا المرسال.

عند الإنهاء ، تكتمل عملية النسخ. في خلية بدائية النواة ، بحلول الوقت الذي يحدث فيه الإنهاء ، يكون النص قد تم استخدامه بالفعل لتجميع نسخ عديدة من البروتين المشفر جزئيًا لأن هذه العمليات يمكن أن تحدث بشكل متزامن باستخدام ريبوسومات متعددة (polyribosomes) ([الشكل 4]). في المقابل ، فإن وجود نواة في الخلايا حقيقية النواة يحول دون النسخ والترجمة المتزامنين.

الشكل 4: يمكن للبوليميرات المتعددة نسخ جين بكتيري واحد بينما تقوم العديد من الريبوسومات بترجمة نصوص الرنا المرسال في نفس الوقت إلى بولي ببتيدات. بهذه الطريقة ، يمكن أن يصل بروتين معين بسرعة إلى تركيز عالٍ في الخلية البكتيرية.


الكود الجيني منحط وعالمي

بالنظر إلى الأعداد المختلفة من "الأحرف" في "أبجديات" الرنا المرسال والبروتين ، افترض العلماء أن مجموعات النيوكليوتيدات تتوافق مع الأحماض الأمينية المفردة. لن تكون مضاعفات النوكليوتيدات كافية لتحديد كل حمض أميني لأنه لا يوجد سوى 16 توليفة ممكنة من اثنين من النيوكليوتيدات (4 2). في المقابل ، هناك 64 ثلاثي نيوكليوتيد محتمل (4 3) ، وهو عدد أكبر بكثير من عدد الأحماض الأمينية. افترض العلماء أن الأحماض الأمينية تم ترميزها بواسطة ثلاثة توائم من النيوكليوتيدات وأن الشفرة الوراثية تتحلل. بمعنى آخر ، يمكن ترميز حمض أميني معين بأكثر من ثلاثي نيوكليوتيد واحد. تم تأكيد ذلك لاحقًا تجريبيًا استخدم فرانسيس كريك وسيدني برينر المغير الكيميائي بروفلافين لإدخال واحد أو اثنين أو ثلاثة نيوكليوتيدات في جين الفيروس. عندما تم إدخال واحد أو اثنين من النيوكليوتيدات ، تم إلغاء تخليق البروتين تمامًا. عندما تم إدخال ثلاث نيوكليوتيدات ، تم تصنيع البروتين وعمله. أظهر هذا أن ثلاثة نيوكليوتيدات تحدد كل حمض أميني. تسمى هذه النوكليوتيدات الثلاثية الكودونات. أدى إدخال واحد أو اثنين من النيوكليوتيدات إلى تغيير إطار القراءة الثلاثي تمامًا ، وبالتالي تغيير الرسالة لكل حمض أميني لاحق ([رابط]). على الرغم من أن إدخال ثلاثة نيوكليوتيدات تسبب في إدخال حمض أميني إضافي أثناء الترجمة ، فقد تم الحفاظ على سلامة بقية البروتين.

نجح العلماء في حل الشفرة الوراثية عن طريق ترجمة mRNAs الاصطناعية في المختبر وتسلسل البروتينات التي حددوها ([رابط]).

بالإضافة إلى توجيه إضافة حمض أميني محدد إلى سلسلة بولي ببتيد ، تنهي ثلاثة من الكودونات الـ 64 تخليق البروتين وتحرر البولي ببتيد من آلية الترجمة. تسمى هذه الثلاثة توائم كودونات لا معنى لها ، أو كودونات توقف. كودون آخر ، AUG ، له أيضًا وظيفة خاصة. بالإضافة إلى تحديد ميثيونين الأحماض الأمينية ، فإنه يعمل أيضًا ككودون بدء لبدء الترجمة. يتم تعيين إطار القراءة للترجمة عن طريق كودون AUG للبداية بالقرب من 5 & # 8242 نهاية mRNA.

الكود الجيني عالمي. مع استثناءات قليلة ، تستخدم جميع الأنواع تقريبًا نفس الكود الجيني لتخليق البروتين. يعني حفظ الكودونات أنه يمكن نقل mRNA المنقى الذي يشفر بروتين الغلوبين في الخيول إلى خلية خزامى ، وسيقوم الخزامى بتصنيع غلوبين الحصان. إن وجود رمز جيني واحد فقط هو دليل قوي على أن كل أشكال الحياة على الأرض تشترك في أصل مشترك ، خاصة إذا أخذنا في الاعتبار أن هناك حوالي 10 84 توليفة محتملة من 20 حمضًا أمينيًا و 64 كودونًا ثلاثيًا.

نسخ الجين وترجمته إلى بروتين باستخدام الاقتران التكميلي والشفرة الجينية في هذا الموقع.

يُعتقد أن الانحلال هو آلية خلوية لتقليل التأثير السلبي للطفرات العشوائية. عادةً ما تختلف الكودونات التي تحدد نفس الحمض الأميني بنوكليوتيد واحد فقط. بالإضافة إلى ذلك ، يتم ترميز الأحماض الأمينية ذات السلاسل الجانبية المتشابهة كيميائيًا بواسطة أكواد مماثلة. يضمن هذا الفارق الدقيق في الشفرة الجينية أن طفرة استبدال النوكليوتيدات المفردة قد تحدد إما نفس الحمض الأميني ولكن ليس لها تأثير أو تحدد حمض أميني مشابه ، مما يمنع البروتين من أن يصبح غير فعال تمامًا.

أيهما يحتوي على المزيد من الحمض النووي: كيوي أم فراولة؟

سؤال: هل سيكون لفاكهة الكيوي والفراولة التي لها نفس الحجم تقريبًا ([رابط]) نفس كمية الحمض النووي تقريبًا؟

خلفية: الجينات محمولة على الكروموسومات وهي مصنوعة من الحمض النووي. جميع الثدييات ثنائية الصبغيات ، مما يعني أن لديها نسختين من كل كروموسوم. ومع ذلك ، ليست كل النباتات ثنائية الصبغة. الفراولة الشائعة هي الأخطبوط (8ن) والكيوي المزروع هو سداسي الصبغيات (6ن). ابحث في العدد الإجمالي للكروموسومات في خلايا كل من هذه الفاكهة وفكر في كيفية توافق ذلك مع كمية الحمض النووي في نواة خلايا هذه الفاكهة. اقرأ عن تقنية عزل الحمض النووي لفهم كيف تساعد كل خطوة في بروتوكول العزل في تحرير الحمض النووي وتعجيله.

فرضية: افترض ما إذا كنت ستتمكن من اكتشاف اختلاف في كمية الحمض النووي من الفراولة والكيوي ذات الحجم المماثل. ما الفاكهة التي تعتقد أنها ستنتج المزيد من الحمض النووي؟

اختبر فرضيتك: عزل الحمض النووي من الفراولة والكيوي التي بنفس الحجم. قم بإجراء التجربة في ثلاث نسخ على الأقل لكل فاكهة.

  1. تحضير زجاجة من المخزن المؤقت لاستخراج الحمض النووي من 900 مل من الماء و 50 مل منظف الأطباق وملعقتين صغيرتين من ملح الطعام. امزج عن طريق الانقلاب (قم بتغطيته وقلبه رأسًا على عقب عدة مرات).
  2. اطحن الفراولة وفاكهة الكيوي باليد في كيس بلاستيكي ، أو باستخدام الهاون والمدقة ، أو بوعاء معدني ونهاية آلة حادة. تطحن لمدة دقيقتين على الأقل لكل فاكهة.
  3. أضف 10 مل من المخزن المؤقت لاستخراج الحمض النووي لكل فاكهة ، واخلط جيدًا لمدة دقيقة واحدة على الأقل.
  4. قم بإزالة الحطام الخلوي عن طريق تصفية كل خليط من الفاكهة من خلال القماش القطني أو قطعة قماش مسامية وفي قمع يوضع في أنبوب اختبار أو حاوية مناسبة.
  5. صب الإيثانول المثلج أو الأيزوبروبانول (كحول محمر) في أنبوب الاختبار. يجب أن تلاحظ الحمض النووي الأبيض المترسب.
  6. اجمع الحمض النووي من كل فاكهة عن طريق لفها حول قضبان زجاجية منفصلة.

سجل ملاحظاتك: نظرًا لأنك لا تقيس حجم الحمض النووي كميًا ، يمكنك تسجيل كل تجربة ما إذا كانت الثمرتان قد أنتجت نفس الكميات أو كميات مختلفة من الحمض النووي كما لوحظ بالعين. إذا أنتجت إحدى الفاكهة أو الفاكهة الأخرى مزيدًا من الحمض النووي بشكل ملحوظ ، فقم بتسجيل ذلك أيضًا. حدد ما إذا كانت ملاحظاتك متوافقة مع عدة قطع من كل فاكهة.

حلل بياناتك: هل لاحظت اختلافًا واضحًا في كمية الحمض النووي التي تنتجها كل فاكهة؟ هل كانت نتائجك قابلة للتكرار؟

استخلاص النتائج: بالنظر إلى ما تعرفه عن عدد الكروموسومات في كل فاكهة ، هل يمكنك استنتاج أن عدد الكروموسومات يرتبط بالضرورة بكمية الحمض النووي؟ هل يمكنك تحديد أي عيوب لهذا الإجراء؟ إذا كان لديك وصول إلى مختبر ، فكيف يمكنك توحيد مقارنتك وجعلها أكثر كمية؟


تنظيم الترجمة

على الرغم من أن النسخ هو المستوى الأساسي الذي يتم فيه التحكم في التعبير الجيني ، فإن ترجمة mRNAs يتم تنظيمها أيضًا في كل من الخلايا بدائية النواة وخلايا حقيقية النواة. تتمثل إحدى آليات التنظيم الترجمي في ربط البروتينات المثبطة ، التي تمنع الترجمة ، بتسلسلات mRNA محددة. أفضل مثال مفهومة لهذه الآلية في الخلايا حقيقية النواة هو تنظيم تخليق الفيريتين ، وهو بروتين يخزن الحديد داخل الخلية. يتم تنظيم ترجمة ferritin mRNA عن طريق إمداد الحديد: يتم تصنيع المزيد من الفيريتين إذا كان الحديد وفيرًا (الشكل 7.15). يتم التوسط في هذا التنظيم بواسطة بروتين (في حالة عدم وجود الحديد) يرتبط بتسلسل (عنصر استجابة الحديد ، أو IRE) في المنطقة غير المترجمة 5 & # x000b4 من ferritin mRNA ، مما يمنع ترجمته. في حالة وجود الحديد ، لم يعد القامع يرتبط بـ IRE ويمكن أن تستمر ترجمة الفيريتين.

الشكل 7.15

التنظيم الترجمي للفيريتين. يحتوي mRNA على عنصر استجابة حديد (IRE) بالقرب من غطاء 5 & # x000b4. في حالة وجود إمدادات كافية من الحديد ، تتم ترجمة mRNA بشكل طبيعي. ومع ذلك ، إذا كان الحديد نادرًا ، فإن البروتين (يسمى (المزيد).

من المثير للاهتمام ملاحظة أن تنظيم ترجمة ferritin mRNA بواسطة الحديد يشبه تنظيم استقرار مستقبلات الترانسفيرين mRNA ، والذي تمت مناقشته في الفصل السابق (انظر الشكل 6.48). وبالتحديد ، يتم تنظيم استقرار مستقبلات الترانسفيرين mRNA عن طريق ارتباط البروتين بـ IRE في المنطقة غير المترجمة 3 & # x000b4. يرتبط نفس البروتين بـ IREs لكل من مستقبلات mRNAs للفيريتين والترانسفيرين. ومع ذلك ، فإن عواقب ارتباط البروتين بكل من IREs مختلفة تمامًا. يحمي البروتين المرتبط بمستقبل الترانسفيرين IRE الرنا المرسال من التحلل بدلاً من تثبيط ترجمته. من المفترض أن هذه التأثيرات المميزة ناتجة عن المواقع المختلفة لـ IRE في جهازي الرنا المرسال. للعمل كموقع ربط للقمع ، يجب أن يكون IRE موجودًا ضمن 70 نيوكليوتيد من غطاء 5 & # x000b4 من ferritin mRNA ، مما يشير إلى أن ارتباط البروتين بـ IRE يمنع الترجمة عن طريق التداخل مع التعرف على الغطاء وربط الوحدة الفرعية الريبوسومية 40S. بدلاً من تثبيط الترجمة ، فإن ارتباط البروتين بنفس التسلسل في المنطقة غير المترجمة 3 & # x000b4 لمستقبل الترانسفيرين mRNA يحمي الرنا المرسال من تحلل نوكلياز. وبالتالي ، فإن ربط نفس البروتين التنظيمي بمواقع مختلفة على جزيئات الرنا المرسال يمكن أن يكون له تأثيرات مميزة على التعبير الجيني ، وفي إحدى الحالات يثبط الترجمة وفي الحالة الأخرى يعمل على استقرار الرنا المرسال لزيادة تخليق البروتين.

تتضمن آلية أخرى للتنظيم الترجمي في الخلايا حقيقية النواة ، مما يؤدي إلى تأثيرات عالمية على النشاط الترجمي الكلي بدلاً من ترجمة mRNAs محددة ، تعديل نشاط عوامل البدء ، وخاصة eIF-2. كما تمت مناقشته بالفعل ، يرتبط eIF-2 (المركب بـ GTP) بالبادئ methionyl tRNA ، مما يجعله يصل إلى الريبوسوم. يترافق الإصدار اللاحق من eIF-2 مع التحلل المائي GTP ، مما يجعل eIF-2 معقدًا غير نشط للناتج المحلي الإجمالي. للمشاركة في دورة بدء أخرى ، يجب إعادة إنشاء مجمع eIF-2 / GTP عن طريق تبادل الناتج المحلي الإجمالي المرتبط بـ GTP. يتوسط هذا التبادل عامل آخر ، eIF-2B. وبالتالي فإن التحكم في نشاط eIF-2 عن طريق ربط GTP والتحلل المائي يشبه ذلك الخاص بـ EF-Tu (انظر الشكل 7.12). ومع ذلك ، فإن تنظيم eIF-2 يوفر نقطة تحكم حرجة في مجموعة متنوعة من الخلايا حقيقية النواة. على وجه الخصوص ، يمكن فسفرة eIF-2 بواسطة كينازات البروتين التنظيمية. يمنع هذا الفسفرة تبادل الناتج المحلي الإجمالي المرتبط بـ GTP ، وبالتالي يمنع بدء الترجمة. أحد أنواع الخلايا التي يحدث فيها هذا الفسفرة هو الخلايا الشبكية ، المكرسة لتخليق الهيموغلوبين (الشكل 7.16). يتم التحكم في ترجمة globin mRNA من خلال توفر الهيم: يتم ترجمة mRNA فقط إذا كان الهيم الكافي متاحًا لتشكيل جزيئات الهيموجلوبين الوظيفية. في حالة عدم وجود الهيم ، يتم تنشيط بروتين كيناز الذي يعمل على فسفوريلات eIF-2 ، ويتم منع المزيد من الترجمة. تم العثور على آليات مماثلة للتحكم في تخليق البروتين في أنواع الخلايا الأخرى ، وخاصة الخلايا المصابة بالفيروسات التي يتم فيها تثبيط تخليق البروتين الفيروسي بواسطة الإنترفيرون.

الشكل 7.16

تنظيم الترجمة عن طريق فسفرة eIF-2. يتم التحكم في الترجمة في الخلايا الشبكية (المخصصة لتخليق الهيموجلوبين) عن طريق إمداد الهيم ، الذي ينظم نشاط eIF-2. الشكل النشط لـ eIF-2 (معقد مع GTP) (المزيد.)

أشارت دراسات أخرى إلى تورط eIF-4E ، الذي يرتبط بـ 5 & # x000b4 cap of mRNAs ، كبروتين تنظيمي انتقالي. على سبيل المثال ، يحفز هرمون الأنسولين تخليق البروتين في الخلايا الشحمية وخلايا العضلات. يتم التوسط في تأثير الأنسولين ، على الأقل جزئيًا ، عن طريق فسفرة البروتينات المرتبطة بـ eIF-4E ، مما يؤدي إلى تحفيز نشاط eIF-4E وزيادة معدلات بدء الترجمة.

التنظيم المترجم مهم بشكل خاص أثناء التطوير المبكر. كما تمت مناقشته في الفصل 6 ، يتم تخزين مجموعة متنوعة من mRNAs في البويضات في شكل غير مترجم ، ويتم تنشيط ترجمة mRNAs المخزنة عند الإخصاب أو في مراحل لاحقة من التطور. إحدى آليات مثل هذا التنظيم الترجمي هي التحكُّم بعديد الأدينيل في البويضات الرناوية. يتم تخزين العديد من mRNAs غير المترجمة في البويضات ذات ذيول بولي A قصيرة (حوالي 20 نيوكليوتيد). يتم تجنيد هذه mRNAs المخزنة لاحقًا للترجمة في المرحلة المناسبة من التطور عن طريق إطالة ذيول poly-A إلى عدة مئات من النيوكليوتيدات. بالإضافة إلى ذلك ، يبدو أن ترجمة بعض الرنا المرسال أثناء التطوير يتم تنظيمها بواسطة بروتينات مثبطة ترتبط بتسلسلات محددة في مناطقها غير المترجمة 3 & # x000b4. قد توجه هذه البروتينات المنظمة أيضًا mRNAs إلى مناطق معينة من البيض أو الأجنة ، مما يسمح بالتوليف الموضعي للبروتينات المشفرة أثناء التطور الجنيني.


شكر وتقدير

نشكر أعضاء مختبر Pandolfi على المناقشات الهامة ، ولا سيما A. Carracedo على المدخلات الهامة S. Feng للمساعدة التقنية. نشكر B. Vogelstein ل مقامر - / - خلايا T. Yuan للمساعدة في تحليل FACS A. Tuccoli للمساعدة في miRNA RT-PCR I. Osman للحصول على الدعم والاقتراحات. كان LP مدعومًا بزمالات من Istituto Toscano Tumori والمؤسسة الأمريكية الإيطالية للسرطان. إل. كان مدعومًا بزمالات من برنامج Human Frontier Science Program والمعاهد الكندية للأبحاث الصحية. تم دعم هذا العمل من خلال منح المعاهد الوطنية للصحة R01 CA-82328-09 إلى P.P.P.


وظيفة إكسون

الإكسونات عبارة عن قطع من الحمض النووي المشفر تقوم بتشفير البروتينات. كود exons مختلف لمجالات مختلفة من البروتين. قد يتم ترميز المجالات بواسطة exon واحد أو عدة exons مقسمة معًا. يسمح وجود exons و introns بتطور جزيئي أكبر من خلال عملية خلط exon. يحدث خلط Exon عندما يتم تبادل exons على الكروموسومات الشقيقة أثناء إعادة التركيب. هذا يسمح بتكوين جينات جديدة.


يوضح الشكل آليات التضفير البديلة المحتملة التي يمكن أن تؤدي إلى ترجمة بروتينات بديلة.

بشر سلو الجين

مثال على التضفير البديل المتطرف هو الإنسان سلو الجين الذي يشفر بروتين عبر الغشاء يشارك في تنظيم دخول البوتاسيوم في خلايا الشعر في الأذن الداخلية ، مما يؤدي إلى إدراك التردد. يتكون الجين من 35 exons والتي يمكن أن تتحد لتشكل أكثر من 500 mRNAs من خلال استئصال واحد إلى ثمانية إكسونات. تتحكم mRNAs المختلفة في ترددات الصوت التي يمكن سماعها.

الفأر ألفا أميليز الجين

الفأر ألفا أميليز الجين يشفر اثنين من mRNAs مختلف & # 8211 واحد في الغدد اللعابية والآخر في الكبد. يتم التحكم في أي من نسخ mRNA يتم تشكيلها بواسطة محفزات مختلفة خاصة بنوع الأنسجة. في هذه الحالة ، يحتوي mRNA المعالج على نفس الإكسونات ، مما ينتج عنه نفس البروتين ، ولكن يتم تنظيمه بواسطة محفز خاص بالأنسجة.

1. كم يتم ترميز البروتين بواسطة عدد exons؟
أ. 1
ب. 2
ج. 10
د. كل ما ورداعلاه

2. كيف يمكن تكوين جينات جديدة؟
أ. الربط البديل
ب. خلط إكسون
ج. الربط
د. لا شيء مما بالأعلى

3. ما هو التسلسل الشائع في بداية exon؟
أ. أغسطس
ب. UAG
ج. UAA
د. UGA


شاهد الفيديو: تصنيع البروتين (يوليو 2022).


تعليقات:

  1. Faesida

    بالتاكيد. أنا اشترك في كل ما سبق. يمكننا التواصل حول هذا الموضوع. هنا أو في PM.

  2. Bingen

    أنا أعرف قرار آخر

  3. Reynardo

    في رأيي ، أنت مخطئ. أقترح مناقشته. أرسل لي بريدًا إلكترونيًا إلى PM ، سنتحدث.

  4. Fenrijind

    أنت تسمح للخطأ. أدخل سنناقش. اكتب لي في رئيس الوزراء ، سنتحدث.

  5. Conor

    في رأيي ، أنت مخطئ. يمكنني الدفاع عن موقفي. أرسل لي بريدًا إلكترونيًا إلى PM ، سنناقش.

  6. Charleton

    انت مخطئ. أرسل لي بريدًا إلكترونيًا إلى PM ، سنتحدث.



اكتب رسالة